Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Neue antimikrobielle Textilausrüstung auf Basis von Lewis-Säuren

Zielsetzung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen erstmalig antimikrobielle Effekte auf Textilien durch die Verwendung einer neuen antimikrobiellen Wirkstoffgruppe auf Basis von Lewis-Säuren erzeugt werden.

Hierfür werden unterschiedliche textile Substrate wie z. B. BW, PA, PES mit ausgewählten Lewis-Säuren ausgerüstet. Innerhalb des Projektes wird ein optimierter Ausrüstungsprozess für Lewis-Säuren erarbeitet. Hierbei kann auf gängige Sol-Gel-Verfahren oder organische Bindersysteme zurückgegriffen werden. In Voruntersuchungen zeigte sich, dass Textilausrüstungen auf Basis von Lewis-Säuren, wie Cu2+, Mg2+ und Al3+, signifikant gegen Staphylococcus aureus und Klebsiella pneumoniae wirken. Bei der Lewis-sauren Textilausrüstung wird der Zusammenhang zwischen der Menge an applizierter Lewis-Säure und ihrer antimikrobiellen Wirkung erforscht. Die funktionalisierten Textilen werden zusätzlich auf textiltechnologische Eigenschaften und Waschpermanenz hin charakterisiert. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Frage nach der Biokompatibilität der mit Lewis-Säuren funktionalisierten Textilien.

Wirtschaftlicher Nutzen:

Unmittelbar profitieren Textilveredler, die in hygienisch und medizinisch relevanten Bereichen eingesetzt werden von einer neuartigen Textilausrüstung auf Basis von Lewis-Säuren. Weitere Vorteile der Lewis-Säuren sind ihr geringerer Preis, die leichte Verfügbarkeit sowie ein breites Wirkungsspektrum. Des Weiteren profitieren in Deutschland ca. 120 deutsche Hersteller von Funktions- und technischen Textilien von einer neuartigen und Lewis-sauren Textilausrüstung, da die Ergebnisse ebenso für andere Bereiche (z. B. Heimtextilien) genutzt werden können. Hersteller, Veredler und Vermarkter von Produkten mit hygienischer Zusatzausrüstung erhalten durch das Forschungsprojekt zeitnah die nötigen Informationen, um die Wirksamkeit und Sicherheit ihrer Produkte wissenschaftlich zu belegen und somit den Verkauf neuartiger Produkte zu fördern.

Ergebniszusammenfassung:

Übergangsmetalloxide wurden bisher als bioaktive Wirkstoffe nur für medizinische Kunststoffoberflächen verwendet. Der Wirkmechanismus solcher Metalloxide basiert auf der Bildung von Hydroxoniumionen (H3O+) an den Grenzflächen, wie pH-Wertmessungen an der Kontaktoberfläche zeigen. Im Projekt konnte gezeigt werden, dass z. B. bei MoO3 und WO3 sowie Ta2O5 eine pH-Wert-Senkung im Bereich 3,5 -5,5 eintritt und dadurch das Wachstum der Keime gehemmt werden kann. Es konnte somit eine signifikante bis starke Wirksamkeit gegenüber grampositiven und gramnegativen Bakterien erreicht werden. Die Metalloxide führen auf Modelloberflächen eindeutig zur Abtötung der Mikroorganismen. Bei Raumtemperatur konnten in 18 Stunden 99,9 % der Testkeime abgetötet werden. Es konnte ein elektropositives Zeta-Potenzial gemessen werden, was ein Nachweis für positive Oberflächenladungen (H3O+) darstellt. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine Übertragung vom Modellsystem auf Textil und somit in die Praxis möglich ist. Die Arbeitshypothese, dass durch Lewis-saure Metalloxide ein antimikrobieller Effekt auf Textilien erreicht werden kann, wurde somit bestätigt. Das Gesamtziel – die Entwicklung einer antimikrobiellen Textilausrüstung – wurde mit den Übergangsmetalloxiden WO3 (nm-Maßstab), MoO3 in der Beschichtung und ZnMoO4 in dotiertem Filamentgarn erreicht. Dies ist der Forschungsstelle in enger Zusammenarbeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss gelungen. So konnte eine Beschichtungspaste auf Basis von MoO3, die stark antimikrobiell ist, entwickelt werden. Außerdem konnte eine Waschbeständigkeit nach in-situ Dotierung mit ZnMoO4 über 50 Waschzyklen erreicht werden. Eine Biokompatibilität ist bei den geprüften Textilien mit WO3, MoO3 und ZnMoO4 nicht gegeben, was bedeutet, dass die Anwendung bevorzugt im Bereich der technischen Textilien und für Filtersysteme liegen kann.